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                学者?学生

                蒋更平:从纳米孔道出发的跨尺度研究

                发布者:新闻中心发布时间:2020-04-13浏览次数:14

                见习记者 李涛 通讯员 聂熙颖 

                    走进蒋更平博士的办公室,第一眼看见的是办公桌上一沓厚厚的科学杂志和研究资料。他的日常工作是运用一系列数据模拟手段,将杂乱无章的数据进行统计、模拟和分析,进而发现隐藏在其中的规律。

                    蒋更平是我校理学院的青年教师,主要从事对纳米多孔材料中的储能与物质输运的研究。近日,他以通讯作者的身份在Nature子刊《Nature Materials》上发表了一∞篇高水平论文。

                从纳米孔道出发的跨尺度研究

                    在纳米孔道(即孔道尺寸小于100 纳米)中的能量储存和物质输运,在储能、催化、传感器、膜分离、生物医药等☉实际应用中是一个具有决定性影响的研究领域。尤其当孔道尺寸与溶液分子大小相当时,孔道内溶液则表现为与宏观物质截然不同的性质。这一特点带来了这一领域的许多重大突破。而厘清每一次的突破背后的机理,对包括蒋更平在内的所有科研人员来说,都具有很大的挑战。

                    “科学的魅力,就是不断地否⌒定、不断地超越。”蒋更平认为。他创造性地使用了包含分子动力学模拟在内的一系列手段,研究纳米多孔材料中的储能与物质输运。但同时,在纳米尺度内的研究结果并不能直接反映宏观实验现象。对此,研究人员需要结合包括第一原理模拟和有限元仿真等手段,实现从纳米到分◎米的跨尺度研究,从而实现对宏观实验的解释和指导。

                    “由于技术的限制,不能实际进行实验,但通过︾构建模型,就可以进行模拟,发现其中的规律。”蒋更平介绍。数据的模拟卐,并不是想象的那么简单,繁々多的数据、复杂的曲线,需要耗费大量的时间。更重要的是,要在分析数据中██,找到新的规律。

                    2018年,蒋更平通过对实验数据的总结,预测对离子和同离子浓度可能均随石墨烯表面电势的增加而升高,但这一结果与经典的△平均场理论和工业应用中的膜理论截然相反。

                    为了解决心中≡的困惑,蒋更平查阅了大量的科研文献,反复模拟、反复求证。最终,利用麻省理工学院Bazant教授所提出的离子关联模型,揭示了在二←维石墨烯纳米孔道中可能存在很强的离子关联作用,导致了阴阳离子浓度随电压而同时增加。这一研究结果发表在了《Nature Nanotechnology》上。

                兴趣是【科研的第一动力

                    “做科研要有兴趣,兴趣是№第一驱动力。”办公桌上的两台电脑,是蒋更平重要的工作伙伴。他每天都在电脑上进行大量数据的计算与模型构建↓↓,深耕于自己感兴趣的数据模拟与理论计算领域。

                    他坦言,是兴趣支持着他,走进了纳米多孔材料√储能与物质输运的世界。纳米多孔材料内的物质性能和传输,可广泛应用于电♀池、催化等领域。比如应用于超级电容器上,其电流密度大、充放电速★度快、充放电次数多,适用于大功率的大机械上。蒋更平虽然做的是理论研究,但他相信,理论成■果转化为生产力,将推动社会进步,为国家做出自∮己的贡献。

                    对模拟条件进行精妙的设置,权衡模拟的精确程度和可实现的计算资源之间的矛盾,对模≡拟结果无尽的等待,结果不尽如人意只能重新再做……长时间与枯燥的数据为伴,蒋更平却乐在其中。

                    科研工作不仅只有取得成果△的快乐,更多的是成功之前漫长的等待与煎熬。模◥型的构建,需要长时间的反复进行,寻找合适的模型,反复地尝试,其中的过⊙程,最是考验科研工作者的耐心和毅力。

                    “坚持自己的兴趣,过程中的等待与煎熬,不管是失@败还是成功,也都变成了一种追求真理的乐趣。”蒋更平〒笑着说。

                热爱科研也热爱生活

                    “拥有100%自由度的科研工作,往往也意味着100%的自律@ 与责任。”对于蒋更平来说,生活和工作早已经不是单独分开的两部分,它们之间相互作用、相互渗透。

                    “在家的大部分时间也都是在工作,因♀为电脑方便携带,有时候灵感一来就随手开始做了。”蒋更◆平无需整天在实验室内才能完成工作,但这也使得他的工作高自由度,工作与生活联系得更加紧密。

                    在繁忙的科研工作之余,蒋更平喜欢用散步的方式来缓解压↘力,放松身心。青山的江滩,是他最常去的地方,每当结束一天的工作或者在科研上遇到瓶颈,他就会去江滩上〇走一走,感受长江的广阔,让自己的心情放▲松下来。

                    一味地疲于工作,往往会适得其反,降低工作效率和思考能力,只有让自己▃静下心来去观察分析,才有机会发现数据中蕴藏的规律。他常说:“在科研中生活,也就意味着,要像热爱▲科研一样去热爱生活,这是我对待生活的态度。”

                    他始终没有々忘记自己教书育人的神圣使命,承担了学校理工科专业部分本科生的《大学物理》和《大学物理实验》讲授任务,及时把自己以及同行最新的研究成果融入到日常教学中,授给学生。因为教学效果好,深受学生的喜爱。

                    面对充满艰辛的科研道路,蒋更平表示不会止『步,在纳米多孔材料的储能与物质输运上,他将会一直研究下◇去。“在科研之路上我还有很多的事情要做,对于我所研究领域的兴趣与热爱将激励着我更加坚定地走下去。”蒋更平说。

                    饱满的工︼作热情、认真的工作态度,使得蒋更平入职不到4年,就在核心期刊上发表论文6篇,其项目“石墨烯纳〓米孔道内一种离子反常输运的理论研究”获得国家自然∩科学基金。

                    系主任汪汝武评价说:“蒋更平老师具有广博坚实的理论功底和系统厚重的专业知识,科研◢能力突出,连续两次在Nature子刊发表文章,是优秀中青年教师中的杰出代表。

                 


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